SK13798A3

SK13798A3 - Method and device for supplying electrical energy, and apparatus provided with such a device

Info

Publication number: SK13798A3
Application number: SK137-98A
Authority: SK
Inventors: Robbert J Oliemuller; Albertus Butter; Michael J G Bartels
Original assignee: Bartoli Nv
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1999-01-11
Also published as: AU6631996A; PL324640A1; JPH11510679A; CA2227597A1; EP0842558B1; CZ18298A3; WO1997005685A1; CN1078398C; CN1192298A; SK283961B6; PT842558E; ATE232658T1; CZ294874B6; EP0842558A1; DK0842558T3; CA2227597C; DE69626206T2; DE69626206D1; PL182729B1; ES2188771T3

Abstract

In a method and device for supplying electrical energy to an electrical load using a set of chargeable and dischargeable direct current sources, in a first step all the direct current sources (32, 34, 36) of the set are charged; in a second step, the first of the set of direct current sources is connected to the load (38) in order to supply electrical energy to the latter; after a predetermined time the connection between the first direct current source and the load is broken; the two preceding steps are repeated for each following direct current source; and the three preceding steps are repeated, during which the direct current source connected to the load charges, via a charging device (40), at least one of the other direct current sources, this being done such that each direct current source of the set of direct current sources passes through a discharge-charge cycle.

Description

Pri spôsobe privádzania elektrickej energie do elektrického spotrebiča používajúcom súpravu zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie, * sú v prvom kroku všetky zdroje (32, 34, 36) jednosmerného prúdu súpravy nabité, v druhom kroku je prj vý zo súpravy zdrojov jednosmerného prdu pripojený k . spotrebiču (38) na privádzanie elektrickej energie doň, ' po vopred určenom čase je spojenie medzi prvým zdrojom jednosmerného prúdu a spotrebičom prerušené. Obidva predchádzajúce kroky sa opakujú pre každý nasledujúci zdroj jednosmerného prúdu a tri predchádzajúce kroky sa opakujú a počas nich zdroj jednosmerného prúdu pripojený k spotrebiču nabíja cez nabíjací prístroj (40) aspoň jeden z iných zdrojov jednosmerného prúdu, čo sa vykonáva tak, že každý zdroj jednosmerného prúdu súpravy zdrojov jednosmerného prúdu prejde cyklom vybíjanie/nabíjanie.In a method of supplying electrical power to an electrical appliance using a set of direct current sources capable of charging and discharging, * in the first step, all the direct current sources (32, 34, 36) of the kit are charged; k. After a predetermined period of time, the connection between the first direct current source and the consumer is broken. The two previous steps are repeated for each subsequent DC power source and the three previous steps are repeated, during which the DC power source connected to the appliance charges through at least one of the other DC power sources through the charger (40), such that each DC power source The power supply of the DC power set goes through the discharge / charge cycle.

m-98m-98

SPÔSOB PRIVÁDZANIA ELEKTRICKEJ ENERGIE DO SPOTREBIČA A ZARIADENIE NA VYKONÁVANIE TOHTO SPÔSOBUMETHOD OF DELIVERING ELECTRICAL ENERGY INTO THE APPLIANCE AND EQUIPMENT FOR IMPLEMENTING THIS METHOD

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka spôsobu privádzania elektrickej energie do spotrebiča sadou zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie. Vynález sa ďalej týka zariadenia na vykonávanie spôsobu definovaného vyššie obsahujúceho sadu zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie.The invention relates to a method of supplying electrical power to a consumer by a set of direct current sources capable of charging and discharging. The invention further relates to an apparatus for performing the method as defined above, comprising a set of direct current sources capable of charging and discharging.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Zdroje jednosmerného prúdu spôsobilé na nabíjanie a vybíjanie sú všeobecne známe, napríklad na použitie v prípadoch, kedy spotrebič musí byť schopný pracovať nezávisle od verejnej striedavej elektrickej siete, napríklad pre napájanie prenosných zariadení a prístrojov, elektrických vozidiel alebo núdzových energetických zariadení. Uvažované elektrické spotrebiče sú v niektorých prípadoch napájané priamo jednosmerným prúdom, avšak nepriame napájanie po premene jednosmerného prúdu na jednofázový alebo viacfázový elektrický prúd je rovnako možné.Direct current sources capable of charging and discharging are generally known, for example for use in cases where the appliance must be able to operate independently of the public AC power supply, for example for powering portable devices and appliances, electric vehicles or emergency power devices. The electrical appliances under consideration are in some cases supplied directly by direct current, but indirect power supply after the conversion of direct current into single or multi-phase electric current is also possible.

Pred použitím zdroja alebo zdrojov jednosmerného prúdu je alebo sú nabíjané z verejnej siete, iných generátorových inštalácií, slnečných článkov, veterných turbín alebo podobne. Energia potom sa môže vyvíjať v zdrojoch jednosmerného prúdu alebo keď sú tieto úplne alebo čiastočne vyčerpané, načo použitie zdrojov jednosmerného prúdu musí byť prerušené kvôli opätovnému nabitiu.It is or is being charged from the public grid, other generator installations, solar cells, wind turbines or the like prior to use of the DC power source (s). The energy can then develop in the DC power supply or when these are fully or partially depleted, whereby the use of the DC power supply must be discontinued for recharging.

Ťažkosti so zvyčajným použitím zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie ako články NiCd, batérie na báze lítia alebo podobne spočívajú v obmedzenom množstve energie, ktorú môže zdroj dodávať, keď sa vychádza z úplne nabitého stavu v danej perióde času, predtým ako nemôžu byť ďalej použité a musia byť znova nabité. Užitočná životnosť zdrojov - doba, po ktorú môže zdroj dodávať energiu jednosmerného prúdu - je preto obmedzená. Okrem toho nabíjanie zdroja spotrebuje energiu a čas a všeobecne vyžaduje manipuláciu ako pripojenie zdroja cez nabíjací obvod k inému zdroju energie, ako je verejná elektrická sieť. To jeDifficulties with the usual use of DC power sources capable of being charged and discharged as NiCd cells, lithium batteries or the like reside in the limited amount of power that the power supply can provide when starting from a fully charged state in a given period of time before they can no longer be used and must be recharged. Therefore, the useful lifetime of the sources - the length of time a source can supply DC power - is therefore limited. In addition, charging the source consumes energy and time and generally requires manipulation as connecting the source through the charging circuit to a power source other than the public utility network. It is

868/B opakovaná procedúra. Dlhšie doby životnosti pre zariadenie napájané jednosmerným prúdom sú v skutočnosti možné iba pripojením množstva zdrojov jednosmerného prúdu paralelne alebo rýchlym nahradením úplne alebo čiastočne vybitých zdrojov jednosmerného prúdu inými, úplne nabitými zdrojmi jednosmerného prúdu. To je tiež opakovaná procedúra a vedie k zvýšeniu objemu, hmotnosti a nákladov pri tomto použití elektriny, pričom zväčšenie objemu a hmotnosti je veľmi nevhodné hlavne pre prenosné zariadenia a elektrické vozidlá.868 / B Repeat Procedure. In fact, longer lifetimes for a DC-powered device are only possible by connecting a plurality of DC sources in parallel or by rapidly replacing fully or partially discharged DC sources with other fully charged DC sources. This is also a repetitive procedure and leads to an increase in volume, weight and cost in this use of electricity, and the increase in volume and weight is particularly unsuitable for portable devices and electric vehicles.

Úlohou predloženého vynálezu je podstatne predĺžiť užitočnú životnosť sady zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie, bez zvýšenia objemu a/alebo hmotnosti úmerne pre tento účel. Výsledkom by mala byť nezávislosť zdrojov jednosmerného prúdu od iných zdrojov energie, ako je verejná sieť, iné inštalácie generátorov, slnečné články, veterné turbíny a podobne.It is an object of the present invention to substantially extend the useful life of a set of direct current sources capable of charging and discharging, without increasing the volume and / or weight proportionally for this purpose. The result should be the independence of direct current sources from other energy sources such as the public grid, other generator installations, solar cells, wind turbines and the like.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vynález rieši úlohu tým, že vytvára spôsob privádzania elektrickej energie do spotrebiča zo sady zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie, ktorého podstata spočíva v tom, že obsahuje kroky:The invention solves the problem by providing a method of supplying electrical power to an appliance from a set of direct current sources capable of charging and discharging, comprising the steps of:

a) nabitia všetkých zdrojov jednosmerného prúdu sady,(a) the charging of all DC sources of the kit;

b) pripojenie prvého zdroja jednosmerného prúdu sady k spotrebiču kvôli privedeniu elektrickej energie do spotrebiča, v priebehu ktorého času sa prvý zdroj jednosmerného prúdu čiastočne vybije,(b) connecting the first direct current source of the kit to the appliance for the purpose of supplying electricity to the appliance during which time the first direct current source is partially discharged;

c) po vopred určenom čase prerušenie spojenia medzi prvým zdrojom jednosmerného prúdu a spotrebičom,(c) after a predetermined period of time, the interruption of the connection between the first direct current source and the appliance;

d) opakovanie krokov (b) a (c) pre každý ďalší zdroj jednosmerného prúdu sady zdrojov jednosmerného prúdu,d) repeating steps (b) and (c) for each additional DC source of the set of direct current sources,

e) opakovanie krokov (b), (c) a (d), zdroj jednosmerného prúdu pripojený k spotrebiču nabíja cez nabíjací prístroj aspoň jeden z iných zdrojov jednosmerného prúdu, čo sa vykonáva tak, že každý zdroj jednosmerného prúdu sady zdrojov jednosmerného prúdu prejde cyklom vybíjanie/nabíjanie.e) repeating steps (b), (c) and (d), the direct current source connected to the appliance charges at least one of the other direct current sources through the charger, such that each direct current source of the set of direct current sources is cycled discharge / charge.

868/B868 / B

Kvôli zaisteniu plynulého privádzania energie do elektrického spotrebiča sa spojenie medzi zdrojom jednosmerného prúdu a spotrebičom prerušuje iba po vytvorení spojenia medzi nasledujúcim zdrojom jednosmerného prúdu a spotrebičom.In order to ensure a continuous supply of energy to the electrical appliance, the connection between the direct current source and the consumer is interrupted only after the connection between the following direct current source and the consumer is established.

Spôsob podľa vynálezu sa prednostne vykonáva tak, že pre každý zdroj jednosmerného prúdu je súčet doby vybíjania a doby nabíjania menší ako trvanie cyklu vybíjanie/nabíjanie. Cyklus vybíjanie/nabíjanie má takto periódu času, v ktorej je zdroj jednosmerného prúdu v pokoji, to znamená, že nedodáva žiadnu energiu a tiež žiadnu energiu neprijíma. Zdroj jednosmerného prúdu sa tak udržiava v optimálnych podmienkach.The method according to the invention is preferably performed so that for each DC source the sum of the discharge time and the charging time is less than the duration of the discharge / charge cycle. The discharge / charge cycle thus has a period of time in which the direct current source is at rest, that is, it does not supply any energy and also receives no energy. The DC current source is thus maintained in optimal conditions.

Kvôli umožneniu, aby každý zdroj jednosmerného prúdu po jeho vybití počas pripojenia k spotrebiču bol opätovne nabitý, je doba nabitia pre každý zdroj jednosmerného prúdu prednostne dlhšia ako doba vybitia.In order to allow each DC source after being discharged while connected to the appliance to be recharged, the charging time for each DC source is preferably longer than the discharge time.

Pre sadu m zdrojov jednosmerného prúdu a cyklus vybíjanie/nabíjanie s dĺžkou n sekúnd je každý zdroj jednosmerného prúdu prednostne pripojený k spotrebiču po dobu najmenej n/m sekúnd. To sa všeobecne týka prípadov, kde sú použité zhodné zdroje jednosmerného prúdu. Ak sú zdroje jednosmerného prúdu navzájom rôzne, môžu byť pripojené k spotrebiču po periódu času buď dlhšiu alebo kratšiu ako n/m sekúnd.For a set of m DC power sources and a n-second discharge / charge cycle, each DC power source is preferably connected to the appliance for at least n / m seconds. This is generally the case where identical DC sources are used. If the direct current sources are different from each other, they can be connected to the appliance over a period of time either longer or shorter than n / m seconds.

Vynález ďalej vytvára zariadenie na vykonávanie spôsobu definovaného vyššie na privádzanie elektrickej energie do spotrebiča, obsahujúce sadu m zdrojov jednosmerného prúdu spôsobilých na nabíjanie a vybíjanie, ktorého podstata spočíva v tom, že obsahuje vybíjací spínač na prerušenie spojenia medzi prvým až m-tým zdrojom jednosmerného prúdu a spotrebičom, nabíjací spínač na zopnutie a prerušenie m zdrojov jednosmerného prúdu s vložením nabíjacieho prístroja a riadiacu jednotku na riadenie vybíjacieho spínača tak, že sa postupne:The invention further provides an apparatus for carrying out a method as defined above for supplying electrical power to an appliance, comprising a set of m direct current sources capable of charging and discharging, comprising the use of a discharge switch to break the connection between the first to mth direct current sources. and an appliance, a charging switch for switching on and interrupting the direct current sources with the charging device inserted, and a control unit for controlling the discharge switch, in such a way that:

a) prvý zo sady zdrojov jednosmerného prúdu pripojí k spotrebiču na privádzanie elektrickej energie do spotrebiča, pričom počas tejto doby sa prvý zdroj jednosmerného prúdu čiastočne vybije,(a) the first of the set of direct current sources is connected to the appliance for supplying electricity to the appliance, during which time the first direct current source shall be partially discharged;

b) po vopred určenej dobe sa spojenie medzi prvým zdrojom jednosmerného(b) after a predetermined period of time, the connection between the first DC source

868/B prúdu a spotrebičom preruší,868 / B power supply and interrupt the appliance,

c) kroky (a) a (b) sa opakujú pre každý ďalší zdroj jednosmerného prúdu sady zdrojov jednosmerného prúdu a(c) steps (a) and (b) are repeated for each additional DC source of the set of DC sources; and

d) kroky (a), (b) a (c) sa opakujú, zdroj jednosmerného prúdu pripojený k spotrebiču nabíja cez nabíjací prístroj aspoň jeden z iných zdrojov jednosmerného prúdu, čo sa vykonáva tak, že každý zdroj jednosmerného prúdu sady zdrojov jednosmerného prúdu prejde cyklom vybíjanie/nabíjanie.(d) steps (a), (b) and (c) are repeated, the DC power source connected to the appliance charges at least one of the other DC power sources through the charger, which is done by passing each DC power source of the DC power set discharge / charge cycle.

V prednostnom vyhotovení vynálezu zdroj jednosmerného prúdu pozostáva z akumulátora, napríklad NiCd akumulátora. Akumulátor je prednostne ovládaný v rozsahu kapacity nad 100 % kvôli dosiahnutiu obzvlášť dlhej užitočnej životnosti sady zdrojov jednosmerného prúdu v súhlase s predloženým vynálezom.In a preferred embodiment of the invention, the direct current source consists of an accumulator, for example a NiCd accumulator. The accumulator is preferably operated in a capacity range above 100% in order to achieve a particularly long useful life of the set of direct current sources in accordance with the present invention.

Pre sadu m zdrojov jednosmerného prúdu najviac m - 1 zdrojov jednosmerného prúdu môžu byť kondenzátor.For a set of m direct current sources, at most m -1 direct current sources may be a capacitor.

V prvom prednostnom vyhotovení nabíjací prístroj obsahuje kombináciu motora a generátora poháňaného motorom. V druhom prednostnom vyhotovení vynálezu nabíjací prístroj obsahuje menič jednosmerného prúdu na jednosmerný prúd, ktorý môže byť opatrený vloženým stupňom striedavého napätia na napájanie spotrebiča na striedavý prúd. Prístroj, ktorý môže byť opatrený zariadením podľa vynálezu, obsahuje napríklad počítače, prenosnú komunikačnú súpravu, hodinky a hodiny, lekárske prístroje pre implantáciu a iné priemyselné a domáce aplikácie, ako rádio a televíziu, video a audio súpravy, pracie, sušiace, ohrievacie a chladiace prístroje, kuchynské stroje, ale taktiež i dvojkolesové alebo viackolesové elektrické vozidlá, atď.In a first preferred embodiment, the charger comprises a combination of a motor and a motor-driven generator. In a second preferred embodiment of the invention, the charging device comprises a DC-to-DC converter which may be provided with an interposed AC voltage stage to supply the AC consumer. The apparatus which may be provided with the apparatus according to the invention comprises, for example, computers, portable communication set, watches and clocks, medical implant devices and other industrial and home applications such as radio and television, video and audio kits, washing, drying, heating and cooling appliances, kitchen machines, but also two-wheel or multi-wheel electric vehicles, etc.

Vynález je ďalej podrobne vysvetlený s prihliadnutím k pripojeným výkresom.The invention is explained in detail below with reference to the accompanying drawings.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález je znázornený na výkresoch, kde obr. 1a znázorňuje obvod na napájanie elektrického spotrebiča z dvoch zdrojov jednosmerného prúdu,The invention is illustrated in the drawings, wherein FIG. 1a shows a circuit for supplying an electrical appliance from two direct current sources,

868/B obr. 1b znázorňuje schematicky sled spínania spínačov znázornených na obr. 1a, obr. 2a znázorňuje obvod na napájanie elektrického spotrebiča troma zdrojmi jednosmerného prúdu, obr. 2b schematicky znázorňuje sled spínania spínačov znázornených na obr. 2a, obr. 2c znázorňuje na rozdiel od obr. 2b sled spínania spínačov znázornených na obr. 2a, obr. 2d znázorňuje alternatívu k obvodu podľa obr. 2a, a obr. 3 znázorňuje krivku nabíjanie/vybíjanie zdroja jednosmerného prúdu.868 / B fig. 1b shows schematically the switching sequence of the switches shown in FIG. 1a, FIG. Fig. 2a shows a circuit for supplying an electrical appliance with three direct current sources; 2b schematically shows the switching sequence of the switches shown in FIG. 2a; FIG. 2c shows unlike FIG. 2b shows the switching sequence of the switches shown in FIG. 2a; FIG. 2d shows an alternative to the circuit of FIG. 2a; and FIG. 3 illustrates the charging / discharging curve of a direct current source.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Obr. 1a znázorňuje elektrický obvod, ktorý obsahuje prvý zdroj 2 jednosmerného prúdu, druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu, elektrický spotrebič 6 a nabíjací prístroj 8. Z dôvodu jednoduchosti sú na obr. 1a znázornené elektrické konektory medzi vyššie uvedenými zložkami a v ďalších obrázkoch jednoduchými spojitými čiarami. Každá zložka má kladný a záporný vývoj. Schéma zobrazená na obr. 1a môže byť vysvetlená tak, že obsahuje iba elektrické spoje medzi kladnými vývodmi zložiek, zatiaľ čo záporné vývody (neznázornené) sú pripojené k sebe navzájom. Miesto, kde sú vykonané spoje medzi navzájom sa krížiacimi vodičmi, je označené bodkou v bode kríženia. Neprítomnosť bodky v bode kríženia vodičov teda oznamuje, že tam nie je žiadne spojenie. Na obr. 1a meče byť zdroj 2 prvého jednosmerného prúdu pripojený k spotrebiču 6 spínačom 1-1. Druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu môže byť pripojený k spotrebiču 6 spínačom 1-2. Prvý zdroj 2_ jednosmerného prúdu je pripojený paralelne so spínačom 1 -1 k spínačom 1 - 3 a 1 - 5, ktoré sú pripojené k vstupnej strane 10, prípadne k výstupnej strane 12 nabíjacieho prístroja 8. Druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu je pripojený paralelne so spínačom 1-2 k spínačom 1 - 4 a 1-6, ktoré sú pripojené k vstupnej strane 10, prípadne k výstupnej strane 12 nabíjacieho prístroja 8.Fig. 1a shows an electrical circuit comprising a first direct current source 2, a second direct current source 4, an electric appliance 6 and a charger 8. For the sake of simplicity, FIG. 1a shows the electrical connectors between the above components and in the following figures in simple continuous lines. Each component has positive and negative development. The scheme shown in FIG. 1a can be explained as comprising only electrical connections between the positive terminals of the components, while the negative terminals (not shown) are connected to each other. The point where the connections are made between the crossing conductors is indicated by a dot at the crossing point. Thus, the absence of a dot at the crossing point of the drivers indicates that there is no connection. In FIG. 1a, the source 2 of the first direct current is connected to the appliance 6 by the switch 1-1. The second direct current source 4 can be connected to the appliance 6 by switches 1-2. The first direct current source 2 is connected in parallel with the switch 1 -1 to the switches 1-3 and 1-5 connected to the input side 10 or the output side 12 of the charger 8. The second direct current source 4 is connected in parallel with the switch 1-2 to switches 1 - 4 and 1-6, which are connected to the input side 10 or the output side 12 of the charger 8.

<»< »

868/B868 / B

Vypnutý alebo zapnutý stav spínačov 1 - 1 až 1-6 je riadený riadiacim prístrojom 13 (nie je podrobne znázornený), symbolicky znázorneným na obr. 1b. Prstencovitý pás pripojený kruhmi 14 a 15 predstavuje pracovné stavy prvého zdroja 2 jednosmerného prúdu. Prstencovitý pás pripojený kruhmi 15 a 16 predstavuje pracovné stavy druhého zdroja 4 jednosmerného prúdu. Pracovné stavy sú vymedzené segmentom prstencovitého pásu, ktorý je v každom okamihu času t preťatý prerušovanou časovou čiarou 18 rovnomerne sa otáčajúcou okolo stredu sústredných kruhov 14 - 16. Je jasné, že stavy zdrojov 2 a 4 jednosmerného prúdu sa cyklicky menia. Šikmo šrafovaný segment pásu tu označuje, že zdroj jednosmerného prúdu sa práve vybíja, to znamená, že dodáva energiu, zatiaľ čo vodorovne šrafovaný segment pásu označuje, že zdroj jednosmerného prúdu je nabíjaný, to znamená, že prijíma energiu. Segment, ktorý nie je šrafovaný v niektorom z obidvoch pásov, oznamuje, že zdroj jednosmerného prúdu je v pokoji, to znamená, že nebol vybitý ani nabitý. Tento spôsob šrafovania alebo nešrafovania je zachovaný v ďalších obrázkoch.The open or closed state of the switches 1 - 1 to 1-6 is controlled by the control device 13 (not shown in detail), symbolically shown in FIG. 1b. The annular strip connected by the rings 14 and 15 represents the operating states of the first direct current source 2. The annular strip connected by the rings 15 and 16 represents the operating states of the second direct current source 4. The operating states are defined by a segment of the annular band which is intersected at each instant of time t by a dashed time line 18 rotating uniformly around the center of the concentric circles 14-16. It is clear that the states of the direct current sources 2 and 4 change cyclically. An oblique hatched strip segment here indicates that the direct current source is being discharged, that is, it is supplying power, while a horizontal hatched strip segment indicates that the direct current source is being charged, that is, it is receiving energy. A segment that is not hatched in either of the bands indicates that the DC power source is still, that is, it has not been discharged or charged. This method of hatching or not hatching is retained in the following figures.

V priebehu času segmentu 20 je spínač 1 - 1 zopnutý, takže spotrebič 6 je napájaný prvým zdrojom 2 jednosmerného prúdu. V priebehu času segmentu 22 je spínač 1-2 zopnutý, takže spotrebič 6 je napájaný z druhého zdroja 4 jednosmerného prúdu. Z obr. 1b je zrejmé, že zopnutiu spínača 1 - 2 predchádza vypnutie spínača 1 - 1 a že zopnutiu spínača 1-1 predchádza vypnutie spínača 1_3 2, takže sa zaistí plynulý prívod energie do spotrebiča 6. To však nie je nutné pre všetky typy spotrebiča 6. Spotrebič 6 je napríklad vykurovací prvok a ak časová konštanta ohrevu je (značne) väčšia ako čas cyklu vybíjanie/nabíjanie zdrojov jednosmerného prúdu, čas vybíjania zdrojov jednosmerného prúdu môže byť skrátený, takže segmenty 20 a 22 sa neprekrývajú. Počas dĺžky času segmentu 24 sú spínače 1-3 a 1-6 zopnuté, takže druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu je nabíjaný cez nabíjací prístroj 8 prvým zdrojom 2 jednosmerného prúdu. Naopak, počas dĺžky času segmentu 26 sú spínače 1 -4 a 1 - 5 zopnuté, takže druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu nabíja prvý zdroj 2 jednosmerného prúdu cez nabíjací prístrojOver time of segment 20, the switch 1-1 is closed so that the consumer 6 is powered by the first direct current source 2. Over time of segment 22, switch 1-2 is closed so that the consumer 6 is powered from the second DC power supply 4. FIG. 1b it is evident that the switching of switch 1-2 is prevented by switching off of switch 1-1 and that switching of switch 1-1 is prevented by switching off of switch 13 so that a continuous supply of energy to the appliance 6 is ensured. However, this is not necessary for all types of appliance 6. For example, the consumer 6 is a heating element, and if the heating time constant is (considerably) greater than the DC-current discharge / charge cycle time, the DC-discharge time may be shortened so that the segments 20 and 22 do not overlap. During the length of the segment 24, switches 1-3 and 1-6 are closed so that the second DC power supply 4 is charged through the charger 8 by the first DC power supply 2. Conversely, during the length of the segment 26, the switches 1-4 and 1-5 are closed so that the second DC power source 4 charges the first DC power source 2 via the charger.

8. V dĺžke času segmentov 28 a 30 zdroje 2 a 4 jednosmerného prúdu sú v pokoji. Nedávajú žiadnu energiu a tiež žiadnu energiu neprijímajú.8. The lengths of the segments 28 and 30 of the direct current sources 2 and 4 are at rest. They give no energy and they also do not receive any energy.

<»< »

868/B868 / B

Z obr. 1b je možné zistiť, že zdroje 2 a 4 jednosmerného prúdu prechádzajú každý cyklom obsahujúcim sled vybíjania, nabíjania, pokoja, vybíjania, nabíjania, pokoja, vybíjania, ..., atď. Počas časového úseku, v ktorom prvý zdroj 2 jednosmerného prúdu napája spotrebič 6, prvý zdroj 2 jednosmerného prúdu podobne nabíja druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu cez nabíjací prístroj 8. Naopak, druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu nabíja prvý zdroj 2 jednosmerného prúdu cez nabíjací prístroj 8 v priebehu časového úseku, v ktorom druhý zdroj 4 jednosmerného prúdu napája spotrebič 6. V závislosti od typu zdroja jednosmerného prúdu nie je však nutné pre periódu pokoja sledovať počas cyklu po vybití a nabití niektorý zdroj jednosmerného prúdu.FIG. 1b, it can be seen that the direct current sources 2 and 4 go through each cycle comprising a discharge, charge, quiescent, discharge, charge, quiescent, discharge, etc. sequence. During the period in which the first DC power supply 2 powers the appliance 6, the first DC power supply 2 similarly charges the second DC power supply 4 through the charger 8. Conversely, the second DC power supply 4 charges the first DC power supply 2 through the charger 8 v However, depending on the type of DC power supply, it is not necessary to observe a DC power supply during the cycle after the discharge and charge cycle for the idle period.

Trvanie cyklu zahrňujúceho vybíjanie, nabíjanie a voliteľne pokoj, môže byť prispôsobené typu zdroja jednosmerného prúdu a povahe spotrebiča.The duration of the cycle, including discharging, charging and optionally quiescent, may be adapted to the type of DC power source and the nature of the appliance.

Segmenty 24 a 26 oznamujú, že počas časového intervalu im zodpovedajúceho sú zapnuté spínače 1-3 a 1-6, prípadne spínače 1 - 4 a 1 - 5. To nemusí znamenať, že nabíjací prístroj 8 mení zdroj 4 alebo 2 jednosmerného prúdu, ktorý je pripojený k nabíjaciemu prístroju 8, počas celého časového intervalu segmentov 24 a 26. To je závislé od požiadaviek nabitia zdroja jednosmerného prúdu. Dĺžka doby segmentov 24 a 26 je v každom prípade tak dlhá, aby nastalo úplné nabitie. Na tomto základe môžu spínače 1 - 3 a 1 - 6 v podstate tiež zostať zopnuté počas doby segmentu 30, za predpokladu, že počas kombinovanej dĺžky doby segmentov 24 a 30 nastane úplné nabitie druhého zdroja 4 jednosmerného prúdu. Podobné úvahy platia pre segmenty 26 a 28, a pre prvý zdroj 2 jednosmerného prúdu. Potom nie je naďalej potrebné riadiť napájanie spotrebiča 6 pomocou oddelených spínačov 1 - 1 a 1-2. Spínače 1 - 1 a 1 - 2 môžu byť v tomto prípade vynechané a spotrebič 6 môže byť tiež pripojený paralelne k nabíjaciemu prístroju 8, napríklad spôsobom znázorneným prerušovanou čiarou na obrázku pre spotrebič 6a.Segments 24 and 26 indicate that switches 1-3 and 1-6, or switches 1-4 and 1-5, respectively, are switched on for a period of time corresponding thereto. This does not necessarily mean that the charger 8 changes the direct current source 4 or 2 which It is connected to the charging device 8, for the whole time interval of the segments 24 and 26. This is dependent on the requirements of the charging of the direct current source. In any case, the length of the segments 24 and 26 is so long that a full charge occurs. On this basis, switches 1-3 and 1-6 can also substantially remain energized during segment time 30, provided that the total DC power source 4 is fully charged during the combined length of segment time 24 and 30. Similar considerations apply to segments 26 and 28, and to the first direct current source 2. Then it is no longer necessary to control the power supply of the appliance 6 by means of separate switches 1 - 1 and 1-2. The switches 1 - 1 and 1 - 2 can be omitted in this case and the appliance 6 can also be connected in parallel to the charging device 8, for example in the manner shown in broken line in the figure for the appliance 6a.

Nabíjací prístroj 8 môže byť vytvorený ako generátor poháňaný elektrickým motorom, avšak môže tiež byť statický a je opatrený riadiacou jednotkou, takže zdroj jednosmerného prúdu, ku ktorému je nabíjací prístroj 8 pripojený, dostáva presne požadované množstvo náboja.The charger 8 may be designed as a generator driven by an electric motor, but it may also be static and is provided with a control unit so that the direct current source to which the charger 8 is connected receives exactly the required amount of charge.

868/B868 / B

Obr. 2a znázorňuje obvod obsahujúci zdroje 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu, ktoré môžu napájať elektrický spotrebič 38 a v ktorých každý zdroj 32, 34 alebo 36 jednosmerného prúdu môže súčasne nabíjať jede i alebo dva iné zdroje jednosmerného prúdu cez nabíjací prístroj 40. Spotrebič 38 môže byť pripojený, pod riadením riadiacej jednotky 39, paralelnými spínačmi 2-1, 2- 2 a 2-3 k zdrojom 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu, zatiaľ čo nabíjanie zdrojov 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu je vykonávané obvodom obsahujúcim spínače 2 - 4, 2-5, 2 6, 2-7, 2-8a2-9.Fig. 2a shows a circuit comprising DC power sources 32, 34 and 36 that can power an electrical appliance 38 and wherein each DC power source 32, 34 or 36 can simultaneously charge one or two other DC power sources through the charging device 40. The appliance 38 may be connected, under the control of the control unit 39, by parallel switches 2-1, 2- 2 and 2-3 to the DC sources 32, 34 and 36, while the charging of the DC sources 32, 34 and 36 is carried out by a circuit comprising switches 2-4 , 2-5, 26, 2-7, 2-8 and 2-9.

Obr. 2b znázorňuje medzi kruhmi 41 a 42 pás, ktorý súvisí s pracovnými stavmi zdroja 32 jednosmerného prúdu, medzi kruhmi 42 a 43 pás, ktorý súvisí s pracovnými stavmi zdroja 34 jednosmerného prúdu a medzi kruhmi 43 a 44 pás, ktorý súvisí s pracovnými stavmi zdroja 36 jednosmerného prúdu. Schéma podľa obr. 2b môže byť interpretovaná rovnakým spôsobom ako schéma podľa obr. 1b. V priebehu času vymedzeného segmentom 46 je spínač 2-1 zopnutý, takže zdroj 32 jednosmerného prúdu napája spotrebič 38. Počas dĺžky času segmentu 48 je napájanie spotrebiča 38 vykonávané zdrojom 34 jednosmerného prúdu, pričom spínač 2-2 je zopnutý. Napájanie spotrebiča 38 je potom vykonávané zdrojom 36 jednosmerného prúdu počas dĺžky času segmentu 50, pričom spínač 2-3 je zopnutý. Segmenty 46, 48 a 50 sa navzájom prekrývajú, takže sa zaistí neprerušené napájanie spotrebiča 38. Vybitie zdroja 32 jednosmerného prúdu v dĺžke času segmentu 46 je nasledované nabitím zdroja 32 jednosmerného prúdu v dĺžke času segmentu 52, pričom počas tohto času je spínač 2-7 zopnutý. Z obr. 2b je zrejmé, že časť nabitia je vykonávaná zdrojom 34 jednosmerného prúdu cez zopnutý spínačFig. 2b shows between the rings 41 and 42 the band which is related to the operating states of the DC source 32, between the rings 42 and 43 the band which is related to the operating states of the DC source 34 and between the rings 43 and 44 the band which is related to the operating states of the source 36 direct current. FIG. 2b can be interpreted in the same way as the diagram of FIG. 1b. During the time defined by segment 46, switch 2-1 is energized so that the DC power supply 32 powers the appliance 38. During the length of the segment 48, power to the appliance 38 is provided by the DC power supply 34 while the switch 2-2 is closed. Power to the appliance 38 is then provided by the DC power supply 36 for the length of time of the segment 50, with the switch 2-3 being closed. The segments 46, 48 and 50 overlap each other to provide uninterrupted power to the appliance 38. Discharging the DC power source 32 over the length of segment 46 is followed by charging the DC power source 32 over the length of segment 52, during which time the switch is 2-7 closed. FIG. 2b, it is evident that a part of the charge is performed by a direct current source 34 via a closed switch

2-5 a ďalšia časť je vykonaná zdrojom 36 jednosmerného prúdu cez zopnutý spínač 2-6. Podobne je nabitie zdroja 34 jednosmerného prúdu vykonané počas časti dĺžky času požadovanej pre tento účel v súhlase so segmentom 54 vykonaný zdrojom 36 jednosmerného prúdu cez zopnutý spínač 2-6 a počas nasledujúcej časti dĺžky času je vykonaný zdrojom 32 jednosmerného prúdu cez zopnutý spínač 2 - 4. Nabitie zdroja 36 jednosmerného prúdu sa vykoná počas dĺžky času segmentu 56, v priebehu ktorého je spínač 2-9 zopnutý, zdroj 32 jednosmerného prúdu nabíja cez zopnutý spínač 2-4 a zdroj 34 jednosmerného prúdu potom nabíja cez zopnutý spínač 2-5. Kvôli ochrane zdrojov 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu môže byť2-5 and the other part is provided by a DC power supply 36 via a closed switch 2-6. Similarly, the charging of the DC power supply 34 during a portion of the length of time required for this purpose in accordance with segment 54 is made by the DC power supply 36 via the on / off switch 2-6 and during the following portion of the length of time is performed by the DC power supply 32 The charging of the DC power supply 36 is performed over the length of time of the segment 56 during which the switch 2-9 is energized, the DC power source 32 charges through the switched ON switch 2-4, and the DC power source 34 then charges through the switched ON switch 2-5. In order to protect the sources 32, 34 and 36 the direct current can be

868/B každá perióda vybíjania a nabíjania nasledovaná pokojnou periódou, ktorá je označená segmentmi 58. 60 a 62.868 / B, each discharge and charge period followed by a quiet period, indicated by segments 58, 60 and 62.

Spínače 1-1 až 1-6 znázornené na obr. 1a a spínače 2-1 až 2-9 znázornené na obr. 2a môžu byť vo forme mechanických spínačov alebo polovodičových spínačov, ako sú tyristory alebo tranzistory, v závislosti od kmitočtu a presnosti spínania a od spínaného výkonu. Riadiaca jednotka 13 na obr. 1a a riadiaca jednotka 39 na obr. 2a sú prispôsobené typu spínača, ktorý má byť riadený. V prípade mechanických spínačov môžu byť použité napríklad otáčavé valčeky opatrené vačkami na ovládanie spínačov a v prípade elektronických spínačov môžu byť použité logické riadiace obvody ako Programmable Logic Controller (PLC) na riadenie spínačov.The switches 1-1 to 1-6 shown in FIG. 1a and the switches 2-1 to 2-9 shown in FIG. 2a may be in the form of mechanical switches or semiconductor switches, such as thyristors or transistors, depending on the frequency and accuracy of the switching and the switching power. The control unit 13 in FIG. 1a and the control unit 39 of FIG. 2a are adapted to the type of switch to be controlled. In the case of mechanical switches, for example, rotary rollers provided with switch cams can be used, and in the case of electronic switches, logic control circuits such as a Programmable Logic Controller (PLC) can be used to control the switches.

Kvôli zamedzeniu nepochopenia interpretácie obr. 2b vzhľadom k obr. 2a, sled a trvanie spínania spínačov 2 - 1 až 2-9 znázornených na obr. 2a sú uvedené v alternatívnom spôsobe na obr. 2c. Cyklus spínania spínačov 2 - 1 až 2-9 je znázornený odhora dole na obr. 2c, vysoká úroveň predstavuje zopnutý stav spínača a nízka úroveň predstavuje otvorený stav spínača. Vo vodorovnom smere sú znázornené dva úplné cykly, každý s časovým trvaním T s okamihom spustenia to a s okamihmi času t_u + T a to + 2T zodpovedajú polohe prerušovanej časovej čiary 1j8 znázornenej na obr. 2b.In order to avoid misunderstanding of the interpretation of FIG. 2b with respect to FIG. 2a, the sequence and duration of switching of the switches 1-2-1 to 9 shown in FIG. 2a are shown in an alternative method of FIG. 2c. The switching cycle of switches 2 - 1 to 2-9 is shown from top to bottom in FIG. 2c, the high level represents the switch on state and the low level represents the switch open state. In the horizontal direction, two complete cycles are shown, each with a time duration T with an instantaneous start time t0 and with instantaneous times t _u + T and to + 2T corresponding to the position of the dashed time line 18 shown in FIG. 2b.

Obvod podľa obr. 2d sa podstatne odlišuje od obvodu znázorneného na obr. 2a iba použitím individuálnych nabíjacích prístrojov 40a, 40b a 40c pre príslušné zdroje 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu namiesto spoločného nabíjacieho prístroja 40 v obvode podľa obr. 2a. Pri použití jednotlivých nabíjacích prístrojov 40a, 40b a 40c pre nabíjanie zdrojov 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu by sa mohlo použiť deväť spínačov 2-10 až 2-18. Zdroj 32 jednosmerného prúdu bude teda schopný zopnutím spínačov 2-11 a 2-13 nabiť zdroj 34 jednosmerného prúdu cez nabíjací prístroj 40a. Kvôli nabíjaniu zdroja 32 jednosmerného prúdu zdrojom 34 jednosmerného prúdu pomocou nabíjacieho prístroja 40 sú spínače 2-14 a 2-10 zopnuté, zatiaľ čo pre nabíjanie zdroja 36 jednosmerného prúdu zdrojom 34 jednosmerného prúdu sú spínače 2-14 a 2-18 zopnuté. Kvôli nabitiu zdroja 32 jednosmerného prúdu pomocou zdroja 36 jednosmerného prúdu cez nabíjací prístroj $The circuit of FIG. 2d differs substantially from the circuit shown in FIG. 2a only by using individual charging devices 40a, 40b and 40c for the respective direct current sources 32, 34 and 36 instead of the common charging device 40 in the circuit of FIG. 2a. By using the individual charging devices 40a, 40b and 40c to charge the DC power sources 32, 34 and 36, nine switches 2-10 to 2-18 could be used. Thus, the DC power supply 32 will be able to charge the DC power supply 34 through the charger 40a by closing the switches 2-11 and 2-13. To charge the DC power supply 32 by the DC power supply 34 by the charging device 40, the switches 2-14 and 2-10 are closed, while for charging the DC power supply 36 by the DC power supply 34, the switches 2-14 and 2-18 are closed. To charge the DC power supply 32 via the DC power supply 36 via the charger $

868/B868 / B

40c musia byť spínače 2- 17 a 2-12 zopnuté a kvôli nabitiu zdroja 34 jednosmerného prúdu zdrojom 36 jednosmerného prúdu sú spínače 2 - 17 a 2 - 15 zopnuté. Pre úplný obvod znázornený na obr. 2a môže byť vykonaná presne rovnaká činnosť, ktorá bola vyššie vysvetlená vo vzťahu k obr. 2a a obr. 2b.40c, switches 2- 17 and 2-12 must be closed and switches 2-17 and 2-15 are energized to charge the DC power supply 34 by the DC power supply 36. For the complete circuit shown in FIG. 2a, the exact same operation as explained above with respect to FIG. 2a and FIG. 2b.

Maximum jedného zo zdrojov 2 a 4 jednosmerného prúdu na obr. 1a a maximum dvoch zo zdrojov 32, 34 a 36 jednosmerného prúdu na obr. 2a alebo obr. 2d môžu pozostávať z kondenzátora, zatiaľ čo minimum jedného zo zdrojov jednosmerného prúdu musí byť akumulátor.The maximum of one of the direct current sources 2 and 4 in FIG. 1a and the maximum of two of the direct current sources 32, 34 and 36 in FIG. 2a or FIG. 2d may consist of a capacitor, while at least one of the direct current sources must be an accumulator.

Obr. 3 znázorňuje vybíjaciu/nabíjaciu krivku 70 zdroja jednosmerného prúdu schopného nabíjania a vybíjania vo forme akumulátora, kde kapacita alebo napätie zdroja jednosmerného prúdu je znázornená na zvislej osi a doba (čas t) vybíjania je znázornená na vodorovnej osi súradníc. V prípade nabíjania má byť os času prevrátená. Veľkosť vybitia každého zdroja jednosmerného prúdu je určená výkonom spotrebovaným spotrebičom a časom, priebehu ktorého prebieha vybíjanie. Počas činnosti obvodov podľa vynálezu sa má zaistiť, aby sa vybíjanie a nabíjanie zdrojov jednosmerného prúdu odohrávalo v oblasti 72, v rozsahu kapacity nad 100 %, v blízkosti vrcholu krivky 70 vybíjania/nabíjania. Zistilo sa, že táto oblasť nie je nikdy znázornená v krivkách vybíjania komerčne dostupných zdrojov jednosmerného prúdu, avšak môže existovať a hrať významnú úlohu v predoženom vynáleze. Na základe princípov, ktoré môžu byť ľahko odvodené z obr. 1a, 1b, 2a, 2b a 2d bude tiež možné konštruovať obvod majúci viac ako tri zdroje jednosmerného prúdu.Fig. 3 shows a DC / DC discharge curve 70 capable of charging and discharging in the form of an accumulator, wherein the DC power source or voltage is shown on a vertical axis and the discharging time (time t) is shown on a horizontal axis of the coordinates. When charging, the time axis should be inverted. The discharge rate of each direct current source is determined by the power consumed by the appliance and the time it takes to discharge. During operation of the circuitry of the invention, it should be ensured that the discharge and charge of the direct current sources takes place in the area 72, over a capacity range of over 100%, near the top of the discharge / charge curve 70. It has been found that this area is never depicted in the discharge curves of commercially available direct current sources, but can exist and play a significant role in the present invention. Based on principles that can easily be derived from FIG. 1a, 1b, 2a, 2b and 2d, it will also be possible to construct a circuit having more than three direct current sources.

V jednom -pokuse bolo zostavených tristo článkov NiCd na vytvorenie akumulátora pre 24 V, 60 Ah. Tri akumulátory tohto druhu boli spojené spôsobom znázorneným na obr. 2a a pracovali v súhlase s obr. 2b so spotrebičom vo forme žiaroviek s výkonom 143 W a v cykle vybíjanie/nabíjanie niekoľko málo sekúnd. Po nepretržitej činnosti po dobu viac ako jeden týždeň nebolo možné zistiť žiadnu odchýlku kapacity akumulátorov.In one experiment, three hundred NiCd cells were assembled to create a battery for 24 V, 60 Ah. Three accumulators of this kind were connected as shown in FIG. 2a and worked in accordance with FIG. 2b with an appliance in the form of 143 W bulbs and a discharge / charge cycle of a few seconds. After a continuous operation of more than one week, no deviation of the battery capacity could be detected.

$$

868/B pvj868 / B ll

Claims

A method for supplying electrical power to an appliance from a set of direct current sources capable of charging and discharging, comprising the steps of:

(a) the charging of all DC sources of the kit;

(b) connecting the first direct current source of the kit to the appliance to supply electrical power to the appliance during which time the first direct current source is partially discharged;

(c) after a predetermined break-in time between the first direct current source and the appliance;

d) repeating steps (b) and (c) for each additional DC source of the set of direct current sources,

e) repeating steps (b), (c) and (d), the direct current source connected to the appliance charges at least one of the other direct current sources through the charger, such that each direct current source of the set of direct current sources is cycled discharging / recharging.

Method according to claim 1, characterized in that the coupling between the direct current source and the consumer is interrupted only after a connection has been established between the additional direct current source and the consumer.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that for each DC source the sum of the discharge time and the charging time for one discharge / charge cycle is less than the duration of the discharge / charge cycle.

Method according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that for each DC source the charging time is longer than the discharge time.

$

30,868 / B

Method according to at least one of Claims 1 to 4, characterized in that for m of direct current sources and for the duration of the discharge / charge cycle of n seconds, each direct current source is connected to the appliance for at least n / m seconds.

An apparatus for carrying out the method according to claims 1 to 5 for supplying electrical power to an appliance, comprising a set of m direct current sources capable of charging and discharging, comprising a discharge switch for breaking the connection between the first to m th direct current source. and an appliance, a charging switch to switch on and off the direct current sources m with the insertion of a charger and a control unit for controlling the discharge switch so that

(a) the first of the set of direct current sources is connected to the appliance for supplying electricity to the appliance, during which time the first direct current source shall be partially discharged;

(b) after a predetermined period of time, the connection between the first direct current source and the appliance is broken;

(c) steps (a) and (b) are repeated for each additional DC source of the set of DC sources; and

(d) steps (a) (b) and (c) are repeated, the direct current source connected to the appliance charges at least one of the other: direct current sources through a charger, such that each direct current source of the set of direct current sources passes discharge / charge cycle.

Device according to claim 6, characterized in that the direct current source is an accumulator.

Device according to claim 7, characterized in that the accumulator is a NiCd accumulator.

30,868 / B

Device according to claim 7 or 8, characterized in that the control units are adapted to discharge and charge the battery in the capacity range above 100%.

Device according to at least one of Claims 6 to 9, characterized in that the direct current source is a capacitor consisting of at most m-1 units.

Device according to at least one of claims 6 to 10, characterized in that the charging device comprises a combination of a motor and a motor-driven generator.

Device according to at least one of Claims 6 to 10, characterized in that the charging device comprises a DC / DC converter.

Apparatus according to claim 12, characterized in that the DC / DC converter has an AC voltage intermediate stage.

30 868 / B

1/5

2/5

τυ

3/5 ^ι 0

I + Γ ι

ί ₀ + 2Γ

Fig. 2c

4/5